10.2 核能 核技术 同步作业 -2025-2026学年高二下学期（中职）物理高教版(2021)机械建筑类

10.2 核能 核技术 同步作业 一、选择题（每题3分，共30分） 1. 下列关于核能的说法，正确的是（） A. 核能是原子核发生变化时释放的能量，分为重核裂变和轻核聚变两种形式 B. 核能的产生与原子核的组成无关，仅与核外电子运动有关 C. 核能是一种不可再生能源，无法实现可持续利用 D. 核能的释放过程不会伴随质量变化，也不会产生射线 2. 机械领域中，常用核技术中的射线探伤检测机床零件的内部缺陷，其核心利用了（） A. 射线的穿透性 B. 射线的导电性 C. 核能的高温特性 D. 核反应的链式反应 3. 结合建筑类专业，国内首次将核电站专用防护技术应用于民用建筑，其核心目的是（） A. 提升建筑美观度 B. 实现辐射屏蔽，同时保证建筑承重能力 C. 降低建筑施工成本 D. 缩短建筑工期，与核防护无关 4. 关于核反应堆的工作原理，下列说法正确的是（） A. 核反应堆是利用轻核聚变释放能量，实现能量的可控利用 B. 核反应堆通过控制棒调节中子数量，控制链式反应的速度 C. 核反应堆不需要防护措施，不会产生放射性射线 D. 核反应堆的燃料主要是氢核，燃烧后无核废料产生 5. 机械领域中，利用核技术的辐照加工对高分子材料进行改性，其主要目的是（） A. 增加材料的重量 B. 提升材料的耐热性、机械强度和绝缘性能 C. 降低材料的成本 D. 改变材料的颜色，提升美观度 6. 结合机械建筑类专业，下列场景中，属于核技术在建筑领域应用的是（） A. 机床零件的射线探伤 B. 建筑桥梁的缪子成像无损检测 C. 机械刀具的材质优化 D. 建筑墙体的砌筑施工 7. 关于重核裂变和轻核聚变的区别，下列说法错误的是（） A. 重核裂变是重原子核分裂成中等质量原子核，轻核聚变是轻核结合成质量较大的原子核 B. 重核裂变可实现可控利用，用于核电站发电 C. 轻核聚变释放的能量比重核裂变少，且难以实现可控利用 D. 两者都是原子核发生变化时释放核能的形式 8. 建筑领域中，使用宇宙射线缪子成像技术检测大型混凝土结构，其优势是（） A. 需接触检测，检测精度低 B. 可实现远距离、大面积无损探伤 C. 检测成本高，不适用于大型建筑 D. 只能检测建筑表面缺陷，无法探测内部结构 9. 机械领域中，核技术探伤与传统探伤相比，其主要优势是（） A. 只能检测小型零件，无法检测大型构件 B. 可实现无损检测，不损伤零件表面 C. 检测速度慢，操作复杂 D. 检测结果不精准，误差较大 10. 结合机械建筑专业，下列关于核技术应用的安全防护，说法正确的是（） A. 核技术应用中，无需采取防护措施，射线对人体无危害 B. 机械探伤时，操作人员需穿戴防护装备，避免射线照射 C. 建筑核防护设施施工时，无需考虑辐射屏蔽，只需保证结构强度 D. 核废料可随意丢弃，不会对环境造成污染 二、填空题（共10分） 11. 核能是原子核发生变化时释放的能量，主要分为________和轻核聚变两种形式，其中重核裂变可实现可控利用。 12. 核反应堆是利用________的可控链式反应，将核能转化为热能，进而用于发电或其他能源供应的装置。 13. 结合机械专业，________技术是核技术在机械领域的重要应用，可用于检测机床零件内部的裂缝、气孔等缺陷，实现无损检测。 14. 建筑领域中，核防护装配式建筑采用________混凝土剪力墙结构，兼具辐射屏蔽效果与高强度承重能力。 15. 核技术应用中，________是用于控制核反应堆链式反应速度的关键部件，可通过吸收中子调节反应强度。 16. 机械领域中，利用核辐照对高分子材料进行________，可提高材料的耐热性、机械强度，优化零件使用性能。 17. 建筑施工中，宇宙射线缪子成像技术可用于检测大型混凝土结构内部的空洞、裂缝，其核心利用了缪子的________特性。 18. 轻核聚变是将________结合成质量较大的原子核，释放出大量能量，目前尚未实现可控利用。 19. 核技术应用过程中，必须采取严格的________措施，防止射线危害人体健康和污染环境。 20. 结合机械建筑专业，核技术广泛应用于无损检测、________、材料改性等领域，具有重要的专业实用价值。 三、判断题（每题2分，共20分） 21. 核能是一种清洁能源，与火电相比，核电消耗燃料少，对环境的污染微乎其微。（） 22. 机械领域中，射线探伤可用于检测各种压力容器、管道的焊缝，精准发现内部缺陷。（） 23. 结合建筑专业，核防护装配式建筑技术可将同类工程建设周期缩短至传统方式的三分之一至五分之一。（） 24. 核反应堆工作时，不需要冷却剂，仅通过控制棒即可控制温度。（） 25. 机械领域的材料辐照改性，本质上是利用核射线的能量改变材料的微观结构，优化其性能。（） 26. 建筑领域中，缪子成像技术适用于大型桥梁、水坝等结构的内部检测，可实现无损探伤。（） 27. 重核裂变和轻核聚变释放的能量，都来自于原子核发生变化时的质量亏损。（） 28. 核技术应用中，放射性核废料可直接丢弃，不会对环境和人体造成危害。（） 29. 机械零件的射线探伤，会损伤零件表面，检测后需对零件进行修复处理。（） 30. 核技术在机械、建筑领域的应用，既提升了检测精度和施工效率，也对安全防护提出了更高要求。（） 四、简答题（每题10分，共30分） 31. 简述核能的两种主要形式及核反应堆的工作原理，结合专业场景，说明核反应堆在能源供应中的实际意义。 32. 结合机械、建筑类专业场景，分别列举一个核技术的实际应用实例，说明其应用原理及实际意义。 33. 结合建筑领域“核防护装配式建筑施工”场景，分析核技术在其中的应用，说明核防护的核心要求及施工中的安全注意事项，适配建筑施工的专业需求。 参考答案 一、选择题 1.A 2.A 3.B 4.B 5.B 6.B 7.C 8.B 9.B 10.B 二、填空题 11. 重核裂变 12. 重核裂变 13. 射线探伤 14. SC钢板 15. 控制棒 16. 改性 17. 强穿透性 18. 轻核 19. 安全防护 20. 核防护建筑 三、判断题 21.√ 22.√ 23.√ 24.× 25.√ 26.√ 27.√ 28.× 29.× 30.√ 四、简答题 31. 核能的两种主要形式：① 重核裂变：重原子核分裂成两个中等质量原子核的过程，过程中会释放大量能量，同时产生中子，可引发链式反应，目前已实现可控利用；② 轻核聚变：轻原子核结合成质量较大原子核的过程，释放的能量比重核裂变更多，但目前难以实现可控利用。核反应堆的工作原理：以重核裂变为基础，用浓缩铀作为核燃料，通过中子轰击铀核引发链式反应，利用控制棒吸收中子，调节链式反应的速度，使核能平缓释放；同时用冷却剂带走核反应产生的热量，将水加热成蒸汽，推动汽轮机发电或提供其他能源。实际意义：结合机械、建筑领域，核反应堆产生的电能可用于大型机械加工厂、建筑施工现场的能源供应，相比火电，核电消耗燃料少、污染小，能减少煤炭开采和燃烧带来的环境影响，降低能源成本；同时，核反应堆的热能还可用于建筑供暖、工业生产等，为机械制造和建筑施工提供稳定、清洁的能源支持，适配专业领域绿色节能的发展需求。 32. 实例1：机械领域的射线探伤检测机床零件缺陷。应用原理：利用核技术产生的射线（如γ射线）具有极强的穿透性，当射线穿过机床零件时，零件内部的缺陷（如裂缝、气孔）会使射线的吸收和散射发生差异，通过探测器接收射线信号并形成图像，即可判断零件内部的缺陷情况，实现无损检测。实际意义：无需拆卸机床零件，即可精准检测零件内部缺陷，避免检测过程中对零件造成损伤，及时发现零件隐患，减少机械故障，提高机床加工的稳定性和零件质量，降低设备维护成本，适配机械领域高精度、无损伤检测的专业需求，尤其适用于压力容器、管道焊缝等关键零件的检测。 实例2：建筑领域的宇宙射线缪子成像检测大型混凝土结构。应用原理：利用宇宙射线中缪子的强穿透性，缪子穿越不同密度的混凝土结构时，轨迹会发生散射，通过缪子探测器收集散射信息，运用算法重建出结构内部图像，可清晰呈现内部的空洞、裂缝、材质分布等情况。实际意义：无需接触建筑结构，即可实现远距离、大面积的无损探伤，适用于桥梁、水坝、大型建筑基础等大型复杂结构的检测，能精准定位潜在安全隐患，为建筑安全评估、维修加固提供科学依据，避免因结构内部缺陷引发安全事故，保障建筑工程质量，适配建筑领域大型结构检测的专业需求。 33. 核技术的应用分析：核防护装配式建筑是核技术在建筑领域的创新应用，核心是将核电站专用的辐射屏蔽技术应用于民用建筑，采用SC钢板混凝土剪力墙结构，这种结构兼具卓越的辐射屏蔽效果和高强度承重能力，可有效阻挡核射线的穿透，同时满足建筑的承重需求，适用于强流离子加速器厂房等对核防护有要求的建筑。核防护的核心要求：① 辐射屏蔽：通过特殊结构和材料，有效阻挡射线穿透，保护人体健康和环境；② 结构安全：核防护建筑需具备高强度承重能力，同时满足抗震、抗冲击等建筑安全标准；③ 密封防护：建筑接口和缝隙需严格密封，防止射线泄漏。施工中的安全注意事项：① 施工人员需穿戴专业的辐射防护装备，避免接触射线源，严格遵守操作规范；② 严格按照设计方案施工，确保SC钢板混凝土剪力墙的施工质量，保证辐射屏蔽效果；③ 施工过程中需对辐射防护效果进行实时检测，及时发现并整改问题；④ 妥善处理施工过程中产生的与核防护相关的废料，避免造成环境辐射污染；⑤ 施工人员需接受专业的核安全培训，掌握核防护知识和应急处理方法，应对突发情况。实际意义：核防护装配式建筑技术的应用，不仅拓展了核技术的应用领域，还缩短了建筑施工周期、控制了施工成本，为高标准科研设施和特种防护工程建设提供了可复制推广的模式，同时保障了建筑内部人员的安全，适配建筑领域特种防护工程的专业需求，推动建筑技术向绿色、高效、安全的方向发展。 学科网（北京）股份有限公司 $